本科毕业论文(基于PLC实现搬运机械手的控制设计)

1、本科毕业论文(基于PLC实现搬运机械手的控制设计)本科毕业论文(基于PLC实现搬运机械手的控制设计)中国石油大学毕业设计（论文）题目： 基于PLC 实现搬运机械手的控制设计学习中心： 年级专业： 机械设计制造及自动化 学生姓名： 指导教师： 职 称： 导师单位： 学 号论文完成时间 2009 年 05 月110 日摘要在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体 等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应 的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变 换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自

2、动线。机械手一般由耐高温， 抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作 效率。机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一 体的现代制造业重要的自动化装备。广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与 产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原 材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。可编程控制器是继电器控制和计算 机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通 信技术融为一体的新型工业自

3、动控制装置。本文应用三菱公司生产的可编程控制器 FX 系列 PLC， 实现机械手搬运控制系统， 该系统充分利用了可编程控制器 （PLC） 控制功能。 使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。 关键词：可编程控制器 PLC，PLC 的结构及基本配置，机械手，限位开关1目录第 1 章 前言 . 1 1.1 选题背景 . 1 1.2 设计目的及主要内容 . 1 1.2.1 设计目的 . 1 1.2.2 主要内容 . 1 第2章 PLC 及机械手的介绍及选择. 22.1.可编程控制器 PLC. 2 2.1.1PLC 慨况. 2 2.1.2PLC 的结构及基本配置. 2 2.1.3PLC 的选型.

4、4 2.2 机械手 . 4 2.2.1 机械手简介 . 4 2.2.2 机械手的选择 . 6 第 3 章 设计主体部分 . 7 3.1 控制要求 . 7 3.2 控制流程图 . 7 3.3I/O 分配. 8 3.4 梯形图 . 8 3.5 指令表 . 11 3.6PLC 连线图. 14 3.7 模拟调试 . 15 第 4 章 论文小结 . 16 参考文献 . 17 致谢 . 182第 1 章 前言1.1 选题背景大学四年的本科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知 识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用 PLC 的技术得 到愈来愈广泛的应用。 在完成

5、大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设 计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系 统、全面的理解，达到了学习的目的。对于 PLC 对搬运机械手的控制设计这个实践性 非常强的设计课题，我进行了大量的实习。经过在几家单位的生产实习，我对于 PLC 对搬运机械手的控制设计有了一个全新的认识，丰富了许多 PLC 方面的知识，而对于 PLC 方面的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下，同时在现场查阅了很 多相关资料，明确了 PLC 的一般工作原理、制造、工艺过程。并在图书馆借阅了许多 相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资

6、料，并与同学进行充分讨论，尽最 大努力搞好本次毕业设计。 在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信 会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所 难免，肯请各位老师指正。1.2 设计目的及主要内容 1.2.1 设计目的1、培养机械设计能力；2、扩展知识结构；3、培养综合运用能力；4、是课堂教学 的有益补充。通过本次论文，进一步加强自己对机械手和 PLC 的认识，以及它们在生活 中广泛应用。1.2.2 主要内容A 正确选用机械手和 PLC 类 模拟调试1B 绘制 I/O 分配C 设计梯形图D 指令表E第2章2.1.可编程控制器 2.

7、1.可编程控制器 PLC 2.1.1PLC 慨况PLC 及机械手的介绍及选择可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称 PC） 。与个人计算机的 PC 相区别，用 PLC 表示。 PLC 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技 术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记 时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对 PLC 的规定： 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、

8、计数和 算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生 产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计。 PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等 特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界潮流 PLC 程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供 运行平台，同时，还为 PLC 程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用 户程序由用户按控制要求设计。2.1.2PLC 的结构及基本配置一般讲，PLC 分为箱体式和模块式两

9、种。但它们的组成是相同的，对箱体式 PLC， 有一块 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，当然按 CPU 性能分成若干型号， 并按 I/O 点数又有若干规格。对模块式 PLC，有 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、 底板或机架。无任哪种结构类型的 PLC，都属于总线式开放型结构，其 I/O 能力可按用 户需要进行扩展与组合。 CPU 的构成：PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每台 PLC 至少 有一个 CPU，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的 方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时

10、，诊断电源2和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存 贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关 的控制电路。 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、 控制及状态总线构成， 还有外围芯片、 总线接口及有关电路。 它确定了进行控制的规模、 工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏 由震荡信号控制。 CPU 的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU 的

11、寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。 CPU 虽然划分为以上几个部分，但 PLC 中的 CPU 芯片实际上就是微处理器，由于 电路的高度集成，对 CPU 内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在 PLC 中的功能 与性能，能正确地使用它就够了。 CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。 一般讲，CPU 模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱 体式 PLC 的主箱体也有这些显示。 它的总线接口， 用于接 I/O 模板或底板， 有内存接口， 用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯

12、。CPU 模 块上还有许多设定开关，用以对 PLC 作设定，如设定起始工作方式、内存区等。 I/O 模块：PLC 的对外功能，主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的，按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置 的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂 存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。 电源模块：有些 PLC 中的电源，是与 CPU 模块合二为一的，有些是分开的，其主 要用途是为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电

13、源以其输入类型有：交流电源，加的为交流 220VAC 或 110VAC，直流 电源，加的为直流电压，常用的为 24V。 底板或机架：大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模 块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各 模块构成一个整体。 PLC 的外部设备：外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分，它有四大类 1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监3控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维 护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。 3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户 数据，使用户程序不丢失，如 EPROM、EEPROM 写入器等。 4. 输入输出设备：用于接收信号或输出